电致变色（Electrochromism, EC）是材料在外电场作用下自身颜色发生可逆变化的现象，研究发现许多过渡族金属氧化物具有电致变色特性，这些金属氧化物按着色方式可分为还原过程阴极着色材料（如W、Mo、V、Nb和Ti的氧化物）和氧化过程阳极着色材料（如Ir、Rh、Ni、和Co等氧化物）。其中，WO3是研究得最多的一种阴极着色电致变色材料。

电致变色材料要求具有良好的离子和电子导电性、较高的对比度、变色效率、循环周期、写/擦效率等电致变色性能。按其结构和电化学变色性能可以分为两类：一类是无机电致变色材料，其光吸收变化是因离子和电子的双注入/抽取引起，其性能优越稳定；另一类是有机电致变色材料，其光吸收变化来自氧化还原反应，因色彩丰富，易进行分子设计而受到青睐。

◆早在20世纪30年代就有关于电致变色的初步报导。

◆20世纪60年代，Plant在研究有机染料时发现有电致变色的现象，并进行了研究。

◆1969年，S.K.Deb首次使用无定形WO3薄膜製备了电致变色器件，并提出了“氧空位色心”机理。

◆20世纪70年代，出现了大量有关电致变色机理和无机电致变色材料的报导。

◆80年代末以来，新型有机电致变色材料合成和电致变色器件的製备成为一个日益活跃的研究领域。这期间，美国科学家C.M.Lampert和瑞典科学家C.G.Granqvist等人提出了以电致变色膜为基础的一种新型节能窗，即灵巧节能调光窗(Smart window)，成为电致变色研究的另一个里程碑。

◆1999年，Stadt Sparkasse储蓄银行为德国德勒斯登的一座新建筑物。这座大楼拥有欧洲第一面用电致变色玻璃製成的可控制外墙。

◆2004年1月，英国伦敦的瑞士再保险大厦玻璃幕墙使用电致变色技术。

◆2005年1月，法拉利Superamerica敞篷跑车的挡风玻璃和顶棚玻璃採用了电致变色技术。

◆2008年7月，波音787客机客舱窗玻璃淘汰了机械式舷窗遮阳板，採用了电致变色技术。

◆2009年10月，国内首个关于电致变色的综合性网站电致变色网成立。

◆2009年12月15日，波音787梦幻客机试飞成功。

无机电致变色材料多为过渡金属或其衍生物。过渡金属氧化物中金属离子的电子层结构不稳定，在一定条件下价态发生可逆转变，形成混合价态离子共存的状态。随离子价态和浓度的变化，颜色也发生变化。根据变色特性又可以分为三种：还原态着色材料、氧化态着色材料和氧化/还原态均着色材料。

无机电致变色材料因具有化学稳定性好、与基板的粘附牢固、製备工艺简单、抗辐射能力强、容易实现全固化等优点，目前仍是人们研究的重点；实用化前途最好的WO3是人们研究最多也是研究最为详尽的材料。

有机电致变色薄膜种类相对较多，同无机电致变色薄膜相比具有以下优点：成本低廉；循环可逆性好；光学性能好，颜色变换快；一般为多变色，即随着氧化还原反应的进行，由一种颜色变为其它几种颜色。但有机电致变色材料也存在化学稳定性不好，抗辐射能力差，与基板无机材料粘附不牢等缺点。按材料结构可将有机电致变色材料划分为三类：氧化一还原型有机电致变色材料、导电聚合物有机电致变色材料和金属有机鳌合物电致变色材料。

这类材料包括具有可逆电化学氧化还原性质、氧化态和还原态在不同可见光频率下具有相当大的摩尔吸收係数（也可以其中之一对可见光不吸收）的有机化合物。一般来说，这类化合物由一定长度的共扼键（环）结构和给电子的杂原子两部分组成，当中以杂原子化合物居多。

过度金属离子与多配位基配体形成鳌合物时，金属离子的d轨道受配体的作用分裂成能级较低的t_2g轨道和能级较高的e_g轨道，这两种轨道间的能级差（晶体场分裂能Δ）大都落在可见光能级範围内，从而使金属鳌合物呈现Δ的互补色。稀土钛菁属于此类化合物，它的结构式比较複杂，分子式可以缩写为ReH(Pc)2。最引人注目的是鑥钛菁LuH(Pc)2，它可以在外加电压下由绿色氧化成红色或还原为蓝色和紫色。这种化合物的薄膜需通过真空方法製备，其特点是回响速度快，温度範围宽，但开关寿命不长。

许多共扼聚合物被小分子搀杂后具有很高的导电性，掺杂剂种类和掺杂浓度除决定导电性外还支配颜色变化。如聚毗咯、聚唾吩、聚苯胺等这类材料是用于显示器件最多的一类有机物，因为这些材料不仅是多变色材料（即随氧化还原反应的进行，由一种颜色变到另一种颜色乃至多种颜色），而且可以通过电沉积和涂膜及喷洒等方法成膜，无须真空条件。

关于WO3薄膜的电致变色机理，目前引用最广泛的就是Faughnan提出的价间跃迁理论，即因外加电场的作用，电子和阳离子矿分别从薄膜两侧同时注入WO3中，电子被W原子俘获形成局域态，金属离子M+则驻留在此区域形成深蓝色钨青铜化合物MxWO3"在MxWO3中存在不同价态的W离子，电子在邻近不同价态W原子之间的跃迁导致WO3薄膜颜色发生变化。其电化学过程如下式所示：

WO3(无色) +xM+xe→MxWO3（深蓝色）

式中M一般为H、Li、Na、Ag等，0<x<1，例如H注入后形成HxWO3。

利用WO3的电致变色效应，研究人员已将其製备成各种电致变色器件套用于实际生活中。电致变色器件具有许多优良特性，如透光率可在较大範围内连续变化（实用化需达到4:1以上），并可由人工随意调节；驱动电压低（1~2V），且电源简单，耗电省；在显示上无视角限制，有存储功能且存储时不消耗电能等。这些特性使得三氧化钨电致变色材料在光学信息和储存显示器、军事伪装、特种智慧型窗等方面有着广泛的套用前景。另外，在外加脉冲电压作用下，WO3可以在无色和深蓝色之间可逆变化，因而也可用作光致开关